Устройство для контроля электростимуляции

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA ((21). 3324380/28-13 ! (22) 27.07.81 (46) 30 ° 12.83. Вюл. Р 48. (72) В.B.шпак и A.À.Oñòàïåíêî (53) 615..471 (088.8) (56) 1. Патент США М 4049003, кл. A 61 и 1/36, 1.977.

2. Патент США М 3954111, кл. A 61 М 1/36,:1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО- ДЛЯ КОНТРОЛЧ

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ, содержащее последовательно соединенные формирователь стимулирующих сигналов, усилитель мощности и электроды, „.Я0„„1063419 А

4 измеритель .и резистор, подключенный между усилителем мощности и одним из электродов, о. т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ,повышения точности койтроля, в него введены последовательно соединенные перемножитель, линейный и нелинейный интеграторы, причем входы пере-множителя связаны с резистором и усилителем мощности, нелинейный интегратор подключен к измерителю а формирователь стимулирующих сигйалов соединен с управляющим входом линейного интегратора.

1063419

20

Сигнал генератора 9 стимулирующих сигналов, представляющий собой радиоимпульсы длительностью порядка

0,1-5 мс и частотой следонания

20-100 Гц, поступает на вход формирователя 10 пачек стимулов, в котором он преобразуется в пачки стимулов длительностью порядка 0,5-10 с, чередующиеся с паузами длительностью порядка 0,5-20 с. После усиления усилителем 2 мощности электрические стимулы через электроды 3 воздействуют на нервно-мышечный аппарат скелетной мышцы. В одну из цепей усилитель 2 мощности — электрод 3 введен постоянный резистор 4. Напряжение

U,,ñíèìàåìoå с этого резистора, пропорциональное току электростимуляции

3(1), поступает на один из входов 65

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для контроля электростимуляции.

Известно устройство для контроля электростимуляции, содержащее формирователь стимулирующих сигналон< усилитель мощности, электроды и резисТор (1 ).

Недостаток устройства — низкая точность контроля процесса электростимуляции.

Известно также устройство для контроля электростимуляции, содержащее формирователь стимулирующих сигналов, усилитель мощности, электроды, измеритель и резистор (2 1. 15

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля процесса,электростимуляции.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Для достижения поставленной цели в устройство для контроля элект ростимуляции, содержащее последовательно соединенные формирователь стимулирующих сигналов, усилитель мощности и электроды, измеритель и резистор, подключенный между усилителем мощности и одним из электродов, введены последовательно соединенные перемножитель, линейный и нелинейный интеграторы, причем входы перемножителя снязаны с резистором и усилителем мощности, нелинейный интегратор подключен к измерителю, а формирователь стимулирующих сигналов соединен с управляющим входом линейного ин- 35 тегратора.

На чертеже изобра><ено предлагаемое устройство.

Устройство содержит формирователь

1 стимулирующих сигналов, усилитель 40

2 мощности, электроды 3, резистор

4, перемножитель 5, линейный интегратор 6, нелинейный интегратор

7, измеритель 8, генератор 9 стимулирующих сигналов и формирователь

10 пачек стимулов. перемножителя 5. Это напряжение определяется выражением

u1=г3 91rl(tut).

На второй вход перемножителя 5 поступает напряжение U>, снимаемое с электродов 3. Так как полное сопротивление ткани между электродами 3 имеет емкостной характер, то напряжение 0„ отстает по фазе от тока, протекаемого на этом участке ткани, и равно

Ор = Ощ з и (ш — % где 0 и Зщ, — максимальные значения соответственно напряжения на электродах 3 и тока, протекающего через участок стимулируемой ткани; величина сопротивле.ния резистора 4; фазовый угол между током и напряжением на участке. ткани между электродами 3;

u> — угловая частота несущей радиоимпульсов.

В результате перемножения напряжений U. и U перемножителем 5

1 на его выходе формируется напряжение

О (Ь) = КгЭ U (cos Ч- cos(2wt-4)), (4) где k — коэффициент передачи перемножителя 5.

Так как электростимуляция осуществляется стимулами в виде радиоимпульсов длительностью " со скважностью, составляющей порядка 10-50 с, то выходное напряжение перемно>кителя

5, пропорциональное средней мощности за период, мало и соизмеримо с собственным дрейфом перемножителя 5.

Поэтому на выходе перемножителя 5 установлен линейный интегратор 6, который интегрирует выходное напряжение перемножителя 5 за нремя длительности стимула Т и сбрасывает выходное напряжение линейного интегратора б н ноль на нремя между стимулами. Управление линейным интегратором б осуществляется генератором 9 стимулирующих сигналов.

На выходе линейного интегратора 6 вырабатывается сигнал с амплитудой — U (t) a<, о где Т вЂ” постоянная времени интегрирования.

Подставляя в уравнении (2 ) значение 0(t) из уравнения(1), получают Ь

К = — T ùОл> (соИ-соз(2со1- ))сИ.

1063419

Так как

cos (,2ыС- g) Ы =О, \

К V rf созе . Ъ

Составитель Б.Попов

Редактор- A.Курах ТередЛ.Мартяшова Корректор Л.Патай

Заказ 10396/7 Тираж 713 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

47 то =К вЂ” 2 0 Кс05 Ч((3 ) что и является величиной, пропорциональной энергии в одном стимулирующем импульсе.

Сигнал с выхода линейного интегратора 6 поступает на вход нелинейного интегратора 7.

Применение нелинейного интегратора 7 необходимо для получения напряжения, пропорционального произведению амплитуды входных сигналов и частоты их следования, в отличие от линейного Йнтегратора 6, в котором выходное напряжение пропорционально произведению частот и площади входных импульсов. В качестве нелинейного интегратора

7 может быть использована, например,схема Йнтегратора с диодными ключами и дозирующе емкостью, известная под названием диодного насоса.

На выходе нелинейного интегратора 7 вырабатывается сигнал равный

Р =Е Е (4) где — частота следования стимулирующих импульсов.

Подставляя в уравнение (4 ) значение Е из уравнения (3), получают

Величина Кг/Т постоянная и зависит от параметров схемы. Поэтому

5 выходное напряжение нелинейного интегратора 7 пропорционально средней активной мощности стимулирующего сигнала, величина которой индуцируется измерителем 8.

1О Измерение активной мощности электростимуляционного воздействия позволяет объективно контролировать ход процедуры вне зависимости от соотношения выходного сопротивления электростимулятора и динамики сопротивления биообъекта. Измерения становятся сопоставимыми между собой, так как не зависят от конкретного технического устройства и вида стимулирующего сигнала.

Кроме того, согласно теории трансформации физико-химических раздражений живой ткани определяющим является энергетическая компонента воздействия, приводящая к генерации потенциала действия.

Такой энергетической компонентной при электростимуляции предлагаемым устройством является активная мощность. Таким образом, измере- " ние активной мощности электростимуляционйого воздействия повышает точность контроля процедуры.